專利名稱：一種多能互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的優(yōu)化配置方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種多能互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的優(yōu)化配置方法，屬于新能源發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域。
技術(shù)背景
隨著常規(guī)能源的短缺，常規(guī)能源發(fā)電成本飛速上漲，電能的緊缺嚴(yán)重制約了經(jīng)濟(jì) 發(fā)展，迫切需要開發(fā)可再生能源發(fā)電。目前，可再生能源發(fā)電如風(fēng)電和太陽能發(fā)電技術(shù)發(fā)展 迅猛，電能成本下降。但是風(fēng)能和太陽能都相對(duì)不穩(wěn)定、存在間歇性。風(fēng)光互補(bǔ)系統(tǒng)是將風(fēng) 力發(fā)電和太陽能發(fā)電結(jié)合起來，能有效克服風(fēng)力發(fā)電和太陽能發(fā)電的間歇性和不穩(wěn)定的缺 點(diǎn)。采用抽水蓄能對(duì)風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行儲(chǔ)能，能提高系統(tǒng)的儲(chǔ)電能力、穩(wěn)定性和環(huán)保 性。因此，將抽水蓄能和風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)結(jié)合起來，建立風(fēng)光抽蓄多能互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)。
在風(fēng)光抽蓄多能互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程中，系統(tǒng)的優(yōu)化配置非常重要。風(fēng)能資 源、太陽能資源、抽水蓄能的容量和負(fù)荷之間有復(fù)雜的匹配關(guān)系，風(fēng)光抽蓄多能互補(bǔ)發(fā)電系 統(tǒng)的容量配置就是根據(jù)這些復(fù)雜的匹配關(guān)系來配置系統(tǒng)中各部件的容量，以提高系統(tǒng)的供 電可靠性和降低成本。對(duì)以抽水蓄能作為風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的儲(chǔ)能裝置的多能互補(bǔ)發(fā)電系 統(tǒng)來講，要同時(shí)考慮年負(fù)荷、年風(fēng)能資源、年太陽能資源，和月負(fù)荷、月風(fēng)能資源、月太陽能 資源，以及日負(fù)荷、日風(fēng)能資源、日太陽能資源。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種多能互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的優(yōu)化配置方法，以解決目前多能互 補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)在配置時(shí)不能很好兼顧風(fēng)能資源、太陽能資源和抽水蓄能的容量和負(fù)荷之間匹 配關(guān)系所導(dǎo)致的系統(tǒng)可靠性低以及成本高的問題。
本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題而提供一種多能互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的優(yōu)化配置方法，該配 置方法的步驟如下
I).根據(jù)系統(tǒng)的年負(fù)荷曲線，按年負(fù)荷最低失電率初步配置風(fēng)力發(fā)電機(jī)和光伏陣 列的容量；
2).根據(jù)初步配置好容量的風(fēng)機(jī)發(fā)電機(jī)和光伏陣列的月平均發(fā)電量以及本年的負(fù) 荷月平均值計(jì)算凈負(fù)荷，根據(jù)凈負(fù)荷的月平均值，在保證負(fù)荷失電率滿足孤網(wǎng)系統(tǒng)要求下 對(duì)抽水蓄能機(jī)組的容量進(jìn)行初步配置；
3).選取負(fù)荷失電率高的典型月負(fù)荷日平均用電量對(duì)初步配置的系統(tǒng)容量進(jìn)行校 核，調(diào)整抽水蓄能機(jī)組容量以保證月負(fù)荷不失電且盈余量最?。?br> 4).選取典型日負(fù)荷平均小時(shí)用電量對(duì)月校核后的系統(tǒng)容量進(jìn)行校核，調(diào)整抽水 蓄能機(jī)組容量以保證日負(fù)荷不失電，根據(jù)月校核調(diào)整后的抽水蓄能機(jī)組容量仍不能滿足負(fù) 荷需要，則需配備一定容量的蓄電池。
所述步驟I)的實(shí)現(xiàn)步驟如下
1.根據(jù)年負(fù)荷月平均用電量曲線，先不考慮光伏發(fā)電，只利用風(fēng)力發(fā)電供給負(fù)荷， 配置風(fēng)力發(fā)電機(jī)的容量；
I1.根據(jù)年負(fù)荷月平均用電量曲線，先不考慮風(fēng)力發(fā)電，只利用光伏發(fā)電供給負(fù)荷，配置光伏陣列的容量；
II1.根據(jù)系統(tǒng)的年負(fù)荷曲線，建立風(fēng)光互補(bǔ)的優(yōu)化模型如下
權(quán)利要求
1.一種多能互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的優(yōu)化配置方法，其特征在于該配置方法的步驟如下 1).根據(jù)系統(tǒng)的年負(fù)荷曲線，按年負(fù)荷最低失電率初步配置風(fēng)力發(fā)電機(jī)和光伏陣列的容量； 2).根據(jù)初步配置好容量的風(fēng)機(jī)發(fā)電機(jī)和光伏陣列的月平均發(fā)電量以及本年的負(fù)荷月平均值計(jì)算凈負(fù)荷，根據(jù)凈負(fù)荷的月平均值，在保證負(fù)荷失電率滿足孤網(wǎng)系統(tǒng)要求下對(duì)抽水蓄能機(jī)組的容量進(jìn)行初步配置； 3).選取負(fù)荷失電率高的典型月負(fù)荷日平均用電量對(duì)初步配置的系統(tǒng)容量進(jìn)行校核，調(diào)整抽水蓄能機(jī)組容量以保證月負(fù)荷不失電且盈余量最?。? 4).選取典型日負(fù)荷平均小時(shí)用電量對(duì)月校核后的系統(tǒng)容量進(jìn)行校核，調(diào)整抽水蓄能機(jī)組容量以保證日負(fù)荷不失電，根據(jù)月校核調(diào)整后的抽水蓄能機(jī)組容量仍不能滿足負(fù)荷需要，則需配備一定容量的蓄電池。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多能互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的優(yōu)化配置方法，其特征在于所述步驟O的實(shí)現(xiàn)步驟如下1.根據(jù)年負(fù)荷月平均用電量曲線，先不考慮光伏發(fā)電，只利用風(fēng)力發(fā)電供給負(fù)荷，配置風(fēng)力發(fā)電機(jī)的容量； I1.根據(jù)年負(fù)荷月平均用電量曲線，先不考慮風(fēng)力發(fā)電，只利用光伏發(fā)電供給負(fù)荷，配置光伏陣列的容量； II1.根據(jù)系統(tǒng)的年負(fù)荷曲線，建立風(fēng)光互補(bǔ)的優(yōu)化模型如下
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的多能互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的優(yōu)化配置方法，其特征在于所述步驟2)的實(shí)現(xiàn)步驟如下 ①根據(jù)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的容量P-.。。，利用風(fēng)力發(fā)電的數(shù)學(xué)模型，確定風(fēng)力發(fā)電機(jī)的年發(fā)電量月平均值 Ewin^q (i = 1，2，···，12); ②根據(jù)光伏陣列的容量PpvI，利用光伏發(fā)電的數(shù)學(xué)模型，確定光伏發(fā)電的年發(fā)電量月平均值 Epv.Qpi (i = 1,2,.. ,12)； ③將風(fēng)力發(fā)電機(jī)和光伏陣列的年發(fā)電量月平均值與年負(fù)荷進(jìn)行比較，得到多能互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)負(fù)荷的盈虧量，分別計(jì)算負(fù)荷不足量Elp和盈余量Eld
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多能互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的優(yōu)化配置方法，其特征在于所述步驟2)的實(shí)現(xiàn)步驟如下 Α.選取I年中典型的月負(fù)荷曲線； B.根據(jù)初步配置的風(fēng)力發(fā)電機(jī)、光伏陣列的容量，利用當(dāng)月的日平均風(fēng)速數(shù)據(jù)和太陽能輻射數(shù)據(jù)，分別求各典型月的風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電的日平均發(fā)電量； C.將風(fēng)力發(fā)電量和光伏發(fā)電量與負(fù)荷比較，得到系統(tǒng)電量的盈虧； D.據(jù)初步配置的抽水蓄能機(jī)組的容量，計(jì)算其抽水耗電量和發(fā)電量； Ε.比較系統(tǒng)電量的盈虧與抽水蓄能機(jī)組的抽水量和發(fā)電量，計(jì)算負(fù)荷的失電率和多余電能； F.根據(jù)負(fù)荷失電率和多余電能以及保證連續(xù)陰雨和無風(fēng)天氣的天數(shù)調(diào)整抽水蓄能機(jī)組的容量，使之當(dāng)月的日平均累計(jì)虧欠量和保證連續(xù)陰雨天和無風(fēng)天氣的要求。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的多能互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的優(yōu)化配置方法，其特征在于所述步驟E中調(diào)整的實(shí)現(xiàn)過程如下 a).判斷負(fù)荷的失電率和多余電能是否滿足當(dāng)月的日平均累計(jì)虧欠量及保證連續(xù)陰雨天和無風(fēng)天氣的要求，如果滿足，則進(jìn)行日負(fù)荷校核，進(jìn)入步驟3)，如果不滿足，則進(jìn)入步驟b)； b).調(diào)整抽水蓄能機(jī)組的容量，重新根據(jù)月負(fù)荷進(jìn)行校核，并判斷調(diào)整后抽水蓄能機(jī)組的容量是否滿足當(dāng)月的日平均累計(jì)虧欠量和保證連續(xù)陰雨天和無風(fēng)天氣的要求； c).如果調(diào)整后抽水蓄能機(jī)組的容量仍不能滿足當(dāng)月的日平均累計(jì)虧欠量和保證連續(xù)陰雨天和無風(fēng)天氣的要求，則根據(jù)年負(fù)荷曲線，重新選擇風(fēng)力發(fā)電機(jī)和光伏陣列的容量，并配置相應(yīng)的抽水蓄能機(jī)組的容量。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的多能互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的優(yōu)化配置方法，其特征在于所述每月保證連續(xù)陰雨和無風(fēng)的天數(shù)為3 5天。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多能互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的優(yōu)化配置方法，其特征在于所述步驟3)的實(shí)現(xiàn)步驟如下 A)選取I年中典型日負(fù)荷曲線； B)根據(jù)月校核過的風(fēng)力發(fā)電機(jī)、光伏陣列的容量，利用日風(fēng)速數(shù)據(jù)和太陽能輻射數(shù)據(jù)，分別求各典型日的風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電的輸出功率； C)將風(fēng)力發(fā)電機(jī)和光伏陣列的輸出功率之和與負(fù)荷比較，得到系統(tǒng)功率的盈虧； D)根據(jù)系統(tǒng)功率的盈虧分布，控制抽水蓄能機(jī)組的運(yùn)行工況，根據(jù)月校核后配置的抽水蓄能機(jī)組的容量，計(jì)算其日輸出功率曲線； E)根據(jù)抽水蓄能機(jī)組的輸出功率和系統(tǒng)功率的盈虧,計(jì)算系統(tǒng)的小時(shí)負(fù)荷失電率,若小時(shí)負(fù)荷失電率不滿足要求，則適當(dāng)調(diào)整抽水蓄能機(jī)組的容量，重新進(jìn)行日校核，直到各小時(shí)負(fù)荷失電率均滿足要求。
8.根據(jù)權(quán)利要求4或7所述的多能互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的優(yōu)化配置方法，其特征在于所述的負(fù)荷失電率為某個(gè)時(shí)段內(nèi)不足電能LPS與負(fù)荷所需電能匕_總和之比，用公式表示為
全文摘要
本發(fā)明涉及一種多能互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的優(yōu)化配置方法，屬于新能源發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明首先根據(jù)系統(tǒng)的年負(fù)荷曲線，利用粒子群優(yōu)化方法初步優(yōu)化配置風(fēng)力發(fā)電機(jī)的容量和光伏陣列的容量，再根據(jù)選取的負(fù)荷失電率等可靠性指標(biāo)，初步配置抽水蓄能的容量；然后進(jìn)行月校核；最后進(jìn)行日校核，得到了滿足多能互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的可靠性指標(biāo)且發(fā)電成本最低的最優(yōu)配置模型。該方法簡(jiǎn)單、效率高，且兼顧了局部?jī)?yōu)化和全局優(yōu)化，收斂性好且精度高。
文檔編號(hào)H02J3/12GK103023035SQ201210486738
公開日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2012年11月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月26日
發(fā)明者任巖, 鄭源, 任林茂, 李延頻, 張?zhí)m金, 顧波, 劉雪楓, 張洋, 李士輝, 李君 , 張漢敏, 李延譜 申請(qǐng)人:華北水利水電學(xué)院